(57)【要約】【課題】  湯流れ性が良好であるとともに、離型性に優れた鋳造用金型を実現する。【解決手段】  金型１０は、キャビティ面１１に半球面状に形成された複数個の第１のディンプル１２が方向性なく分散して形成されたディンプル領域Ｄを備えており、第１のディンプル１２の総数に対する２以上のディンプルが結合した結合ディンプル１２ｂを構成する第１のディンプル１２の数の割合で定義される連通率が８０％以上となるように形成されている。これにより、ディンプル領域Ｄにはランダムで方向性がない短い流路として作用する結合ディンプル１２ｂが多数形成され、湯流れ性が向上する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャビティ面及び湯道の少なくとも一部に、複数個の第１のディンプルが方向性なく分散して形成されたディンプル領域を備えた鋳造用金型であって、
前記第１のディンプルは、半球面状に形成されており、
前記第１のディンプルの総数に対する２以上のディンプルが結合した前記第１のディンプルの数の割合で定義される連通率が、８０％以上であることを特徴とする鋳造用金型。
【請求項２】
前記第１のディンプルは、開口部の径が６０〜５００μｍ、深さが４〜３０μｍとなるように形成され、前記第１のディンプルの前記ディンプル領域に対する面積率が５０〜９０％であることを特徴とする請求項１に記載の鋳造用金型。
【請求項３】
前記第１のディンプルは、開口部の径が６０〜５００μｍ、深さが４〜３０μｍとなるように形成され、前記第１のディンプルの前記ディンプル領域に対する面積率が７１〜８６％であることを特徴とする請求項１に記載の鋳造用金型。
【請求項４】
前記ディンプル領域に前記第１のディンプルよりも寸法が小さく形成された第２のディンプルが前記第１のディンプルと混在して形成されていることを特徴とする請求項１または請求項３に記載の鋳造用金型。
【請求項５】
前記第２のディンプルは、半球面状で開口部の径が１０〜６０μｍ、深さが１〜７μｍとなるように形成されていることを特徴とする請求項４に記載の鋳造用金型。
【請求項６】
前記キャビティ面に窒化処理が施されていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１つに記載の鋳造用金型。
【請求項７】
前記ディンプル領域は、前記湯道に設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１つに記載の鋳造用金型。
【請求項８】
前記ディンプル領域は、前記キャビティ面のうち、底面部に設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１つに記載の鋳造用金型。
【請求項９】
前記ディンプル領域は、前記キャビティ面のうち、金型開閉方向に延びる立ち面部に設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１つに記載の鋳造用金型。
【請求項１０】
前記ディンプル領域は、前記キャビティ面の凸部分に設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか１つに記載の鋳造用金型。
【請求項１１】
前記キャビティ面の凸部分が角部であることを特徴とする請求項１０に記載の鋳造用金型
【請求項１２】
前記ディンプル領域は、前記キャビティ面の凹部分に設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項１１のいずれか１つに記載の鋳造用金型。
【請求項１３】
前記キャビティ面の凹部分が隅角部であることを特徴とする請求項１２に記載の鋳造用金型。
【請求項１４】
前記第１のディンプルは、ブラスト加工により形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項１３のいずれか１つに記載の鋳造用金型。
【請求項１５】
前記ディンプル領域に前記第２のディンプルが形成されている場合に、前記第２のディンプルは、ブラスト加工により形成されていることを特徴とする請求項４ないし請求項１４のいずれか１つに記載の鋳造用金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイカスト鋳造などで用いる鋳造用金型に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アルミニウムなどの非鉄金属からシリンダヘッドやマニホールドなど自動車を構成するエンジン部品を製造するには、ダイカスト鋳造などの金型鋳造法が用いられている。金型鋳造法では、鋳造の際に金型内における溶湯の流れ（湯流れ）が悪くなると、鋳造品に微小な引け、湯じわなどの欠陥を生じやすくなるので、湯流れ性を向上させるために種々の工夫がなされている。前記、湯流れ性を向上させるため方法として、金型の表面（キャビティ面）に凹凸部を形成して溶湯の流れを整流し、溶湯が前記キャビティ面全面に行き渡って流れるようにすることが必要である。
前記キャビティ面に凹凸部を形成することにより溶湯の湯流れ性を向上させる方法として、例えば、特許文献１には、金型のキャビティ面に相互に隣接して広がるように四角形状の型凹部および型凸部を連続的に形成して、湯流れ抵抗の大きい部分と小さい部分とを交互に構成し、この四角形状の型凹部および型凸部の一辺の方向を前記溶融金属の注入方向に対して傾斜させることにより、注入された溶融金属が前記キャビティ内の各部に均一に充填されるようにしたダイカスト成形用の金型が開示されている。
【特許文献１】特開平７−２４６４５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ここで、上述のような技術では、凹凸部は、キャビティ面を硝酸系腐蝕液などにより腐食することにより凹凸部を形成するシボ加工や放電加工により形成されている。しかし、これらの加工方法では、キャビティ面を加工できる範囲に制約があり、複雑なキャビティ形状を有する金型では、十分な湯流れ性を得ることができないという問題があった。また、シボ加工では、大きさ、深さ、形などが高度に制御された凹凸部を形成することが困難であるため、十分な湯流れ性を得ることができないという問題があった。
また、形成される凹凸部の形状が、角張っているため、鋳造品の金型からの離型時にかじりなどが生じやすく、金型からの離型のしやすさ（離型性）が低下するという問題があった。凹凸部が一方向に方向性を有するような場合には、キャビティ面に塗布し、離型性をよくするための離型剤が、キャビティ面に均一に留まりにくくなるため、離型性が低下するという問題があった。【０００４】
そこで、本発明は、湯流れ性が良好であるとともに、離型性に優れ焼付きがし難く、なお且つ耐久性に優れた鋳造用金型を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明は、上記目的を達成するための鋳造用金型であって、請求項１に記載の発明では、キャビティ面及び湯道の少なくとも一部に、複数個の第１のディンプルが方向性なく分散して形成されたディンプル領域を備えた鋳造用金型であって、前記第１のディンプルは、深さが半球面状に形成されており、前記第１のディンプルの総数に対する２以上のディンプルが結合した前記第１のディンプルの数の割合で定義される連通率が、８０％以上である、という技術的手段を用いる。
ここで、「ディンプル領域」とは、第１のディンプルの最外周を囲んで定義される領域である。【０００６】
請求項１に記載の発明によれば、鋳造用金型が第１のディンプルがキャビティ面及び湯道の少なくとも一部に、方向性なく均一に分散して形成されたディンプル領域を備え、第１のディンプルを、連通率が８０％以上であるように形成することにより、ディンプル領域には、数個の第１のディンプルが結合することによりランダムで方向性がない短い流路が多数形成される。第１のディンプルを経由して流れる溶湯のうち、上述の流路に入り込んだ溶湯は、流れの方向がランダムに変わるため、溶湯をキャビティ内で均一に広げて行き渡らせることができ、湯流れ性を向上させることができる。
湯流れ性が向上することにより、ガスの巻き込みによるピンホール、湯境、湯じわなどの鋳造欠陥を低減させることができる。
更に、第１のディンプルは、半球面状のディンプルに形成されるため、鋳造時にキャビティ面に塗布する離型剤を留まりやすくすることができる。また、シボ加工などで形成されたディンプルと異なり、角のない半球面状に形成することにより、鋳造品の離型時にかじりなどが生じることがなく、鋳造品の離型を容易にし、鋳造品に傷をつけないようにすることができる。【０００７】
請求項２に記載の発明では、前記第１のディンプルは、開口部の径が６０〜５００μｍ、深さが４〜３０μｍとなるように形成され、前記第１のディンプルの前記ディンプル領域に対する面積率が５０〜９０％である、という技術的手段を用いる。【０００８】
第１のディンプルは、深さに対して開口部の径が１０倍以上の浅い半球面状のディンプルとして形成することが好ましいため、請求項２に記載の発明のように、第１のディンプルは、開口部の径が６０〜５００μｍ、深さが４〜３０μｍとなるように形成し、且つディンプル領域に対する面積率が５０〜９０％であることが好ましい。さらに、請求項３に記載のように、前記面積率は７１〜８６％であることがより好ましい。請求項１に記載のように連通率を８０％以上にするためには、本項（請求項２）のように発明の面積率を５０％以上にすることが好ましく、当該面積率が９０％を超えると、第１のディンプルを形成する際に、殆どの第１のディンプルが重なり合ってしまうため形状を半球面状にすることができなくなる。これにより、離型剤を保持しにくくなるので、離型性が悪くなる。また、第１のディンプルの端部が角張った状態となるので、鋳造品の離型時にかじりなどが生じるなどの問題が生ずるため、面積率は９０％以下にすることが好ましい。【０００９】
請求項４に記載の発明では、前記ディンプル領域に前記第１のディンプルよりも寸法が小さく形成された第２のディンプルが前記第１のディンプルと混在して形成されている、という技術的手段を用いる。【００１０】
請求項４に記載の発明では、ディンプル領域に第１のディンプルよりも寸法が小さく形成された第２のディンプルを、第１のディンプルと混在して形成するため、ディンプル領域のうち第１のディンプルが形成されていない部分もキャビティ面の機械加工等による加工痕等をなくして方向性のない表面性状にすることができる。これにより、第１のディンプルと第２のディンプルとをキャビティ面で方向性なく均一に分散させることができるので、該第１のディンプルと第２のディンプルとは、（１）溶湯と接触する金型の表面積が増大することにより溶湯の温度が金型に伝達され易く金型が冷やされ難い、（２）前記凹凸の中でも大きい凹部（第１のディンプル）に形成される空気層が溶湯の温度を低下させない、などの溶湯の保温作用もあり湯流れ性を向上させることができる。また、ディンプル領域のうち第１のディンプルが形成されていない部分にも離型剤を保持しやすくなるので、離型性を向上させることができる。【００１１】
請求項５に記載の発明では、前記第２のディンプルは、半球面状で開口部の径が１０〜６０μｍ、深さが１〜７μｍとなるように形成されている、という技術的手段を用いる。【００１２】
第２のディンプルは、キャビティ面の機械加工等による加工痕等をなくして方向性のない表面性状にするとともに、湯流れ性を向上させるために形成されるものであり、表面粗さを必要以上に大きくしないことが好ましい。例えば、表面粗さＲｚ（十点平均粗さ）が数μｍ程度にすればよい。第２のディンプルを請求項５に記載の発明のように形成することにより、キャビティ面の機械加工等による加工痕等をなくして方向性のない表面性状にするとともに、湯流れ性を向上させるための微小な凹凸を有する表面形状として好適な形状にすることができる。【００１３】
請求項６に記載の発明では、前記キャビティ面に窒化処理が施されている、という技術的手段を用いる。【００１４】
請求項６に記載の発明によれば、キャビティ面に窒化処理が施されているので、金型の耐久性を向上させ、金型の寿命を延ばすことができる。【００１５】
請求項７に記載の発明では、前記ディンプル領域は、前記湯道に設けられている、という技術的手段を用いる。【００１６】
請求項７に記載の発明によれば、ディンプル領域が湯道に設けられているため、キャビティ内に溶湯を注湯する際に湯道を溶湯が通過する抵抗を小さくすることができるので、キャビティ内に注入された溶湯の流れが阻害されない。これにより、キャビティ内での溶湯の湯流れ性も向上させることができる。【００１７】
請求項８に記載の発明では、前記ディンプル領域は、前記キャビティ面の底面部に設けられている、という技術的手段を用いる。【００１８】
請求項８に記載の発明によれば、ディンプル領域は、キャビティ面のうち、キャビティ内に注入された溶湯が常時接触する底面部に設けられているため、より効果的に溶湯の湯流れ性を向上させることができる。【００１９】
請求項９に記載の発明では、前記ディンプル領域は、前記キャビティ面のうち、金型開閉方向に延びる立ち面部に設けられている、という技術的手段を用いる。【００２０】
キャビティ面のうち金型開閉方向に延びる立ち面部は、離型剤が下方に流れて脱離しやすく、鋳造品の離型時にかじりなどが生じやすい箇所である。請求項９に記載の発明のように、ディンプル領域を、キャビティ面のうち立ち面部に設けることにより、上記問題の発生を抑制することができる。【００２１】
請求項１０に記載の発明では、前記ディンプル領域は、前記キャビティ面の凸部分に設けられている、という技術的手段を用いる。【００２２】
キャビティ面の凸部分は、離型剤が脱離しやすく、鋳造品の離型時に焼付きやかじりなどが生じやすい箇所である。請求項１０に記載の発明のように、ディンプル領域をキャビティ面の凸部分に設けることにより、上記問題の発生を抑制することができる。【００２３】
請求項１２に記載の発明では、前記ディンプル領域は前記キャビティ面の凹部分に設けられている、という技術的手段を用いる。【００２４】
請求項１３に記載の発明では、前記キャビティ面の凹部分が隅角部である、という技術的手段を用いる。キャビティ面の凹部分は、応力集中する箇所であって、従来ヒートクラックが発生し易い箇所である。特に隅角部は顕著である。請求項１２に記載の発明のように、ディンプル領域をキャビティ面の凹部分に設けることにより、前記凹部分の特に隅角部にディンプルが形成されて応力分散される形状となるからヒートクラックの発生を防止することができる。前記凹部分にディンプル領域を設けた場合の前記隅角部の形状は例えば図５（Ｃ）に例示されるが、この形状に限定されるのもではない。【００２５】
請求項１４に記載の発明では、前記第１のディンプルは、ブラスト加工により形成されている、という技術的手段を用いる。【００２６】
請求項１４に記載の発明のように、第１のディンプルは、ブラスト加工により形成することにより、複雑なキャビティ形状を有する金型のキャビティ面にも形成することができるとともに、ブラスト加工に用いる噴射材や噴射条件などを適宜選択することにより、所望の寸法ならびに面積率、連通率とした第１のディンプルを容易に形成することができる。【００２７】
請求項１１に記載の発明では、前記キャビティ面の凸部分が角部である、という技術的手段を用いる。
前述のようにディンプル領域をキャビティ面の凸部分に設ける手法にブラスト加工法を用いることにより、前記加工面は除去または塑性変形されるので、前記凸部分の角部は面取りされる。金型においてキャビティ面の凸部分の特に角部は、離型剤が付着し難く鋳造品の離型時に焼付きやかじりなどが生じやすい場所であり、またヒートクラックの基点となる場所であるが、ブラスト加工により前記角部が面取りされることで離型剤が付着し易くなり前記焼付きやかじりなどが生じ難くなり、また応力分散される形状となるからヒートクラックの発生が防止される。前記角部の形状は例えば図５（Ｂ）に例示されるが、この形状に限定されるものではない。【００２８】
請求項１５に記載の発明では、前記ディンプル領域に前記第２のディンプルが形成されている場合に、前記第２のディンプルは、ブラスト加工により形成されている、という技術的手段を用いる。【００２９】
請求項１５に記載の発明のように、第２のディンプルは、ブラスト加工により形成することにより、複雑なキャビティ形状を有する金型のキャビティ面にも形成することができるとともに、ブラスト加工に用いる噴射材や噴射条件などを適宜選択することにより、所望の寸法の第２のディンプルを容易に形成することができる。【００３０】
以上の説明で明らかのように、従来の鋳造用金型においては、約５万個の製品を鋳造すると焼付きやヒートクラックが発生して補修を必要とし、時には再窒化処理も必要な場合があるが、本願発明のブラスト加工法を施した鋳造用金型は、キャビティ面の凸部の角部および凹部の隅角部にもディンプルが形成され面取りがされて応力分散された形状となるとともに、従来、離型材が付着し難かったキャビティ面の立ち面部や凸部の角部にも容易に付着させることができ、また離型材の保持力も増大させることができるから、１０万個の製品を鋳造しても良好な湯流れ性を持続させることができ、焼付きやヒートクラックが発生せず再窒化処理も必要とせず、耐久性に優れた鋳造用金型を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本実施形態に係る鋳造用金型の構造を示す説明図である。図１（Ａ）は、開いた状態の鋳造用金型の一方の断面説明図、図１（Ｂ）は、キャビティ面の底面部に設けられたディンプル領域の一部を図１（Ａ）のＸ方向から見た平面拡大模式図であり、図１（Ｃ）は、図１（Ｂ）のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図２】ディンプル領域による湯流れ性向上の効果を模式的に示す説明図である。
【図３】ディンプル領域の変更例を示す断面説明図である。
【図４】ディンプル領域を設ける位置を例示する説明図である。図４（Ａ）は、鋳造用金型の開口より見た平面説明図であり、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図５】鋳造用金型の凸部分の角部が除去された及び凹部分が修正された状態を例示する説明図である。図５（Ａ）はディンプル領域を設けた鋳造用金型の全体図であり、図５（Ｂ）は図５（Ａ）のＡ部拡大図であり、図５（Ｃ）は図５（Ａ）のＢ部拡大図である。
【図６】実施例１の鋳造用金型において、第１のディンプルの面積率、連通率、ディンプル領域の平面画像及び各鋳造用金型による鋳造品の良否判定結果を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
本発明の鋳造用金型について、キャビティ面の底面部に第１のディンプルが形成されたディンプル領域を備えた金型を例に図を参照して説明する。
【００３３】
本実施形態の鋳造用金型は、例えばアルミニウム合金等のダイカスト鋳造に用いられる鋳造用金型である。図１では、金型１０を開いた状態であり、片側のみを示している。図１に示すように、金型１０は、キャビティ１１の底面部１１ａに第１のディンプル１２と第２のディンプル１３とからなるディンプル領域Ｄを備えている。ここで、ディンプル領域Ｄは、第１のディンプル１２の最外周を囲む領域であり、本実施形態では、底面部１１ａのほぼ全面に形成されている。
【００３４】
第１のディンプル１２は、深さが浅い半球面状のディンプルに形成されており、ディンプル領域Ｄ内に方向性なく均一に分散して形成されている。ディンプル領域Ｄには、１つの半球面状の第１のディンプル１２である単独ディンプル１２ａと、複数の第１のディンプル１２が結合して短い流路を形成する結合ディンプル１２ｂとが混在して形成されている。
【００３５】
ここで、単独ディンプル１２ａの数がＡ個、結合ディンプル１２ｂを構成する第１のディンプル１２の数がＢ個である場合に、Ｂ／（Ａ＋Ｂ）、つまり、第１のディンプル１２の総数に対する２以上のディンプルが結合した結合ディンプル１２ｂを構成する第１のディンプル１２の数の割合により「連通率」を定義する。
【００３６】
金型１０のディンプル領域Ｄに、前記定義した連通率が８０％以上であるように第１のディンプル１２が方向性なく均一に分散して形成することにより、ランダムで方向性がない短い流路となる結合ディンプル１２ｂが多数形成される。図２に模式的に示すように、湯道１４を経て注湯口１４ａからキャビティ内に注入された溶湯は、その多くが結合ディンプル１２ｂに入り込む。結合ディンプル１２ｂに入り込んだ溶湯は図中矢印により示すように、流れの方向がランダムに変わるため、溶湯をキャビティ内で均一に広げて行き渡らせることができるから、湯流れ性を向上させることができ、ガスの巻き込みによるピンホール、湯境、湯じわなどの鋳造欠陥を低減させることができる。
【００３７】
第１のディンプル１２は、半球面状のディンプルに形成されるため、鋳造時にキャビティ面１１に塗布する離型剤を留まりやすくすることができる。また、シボ加工などで形成されたディンプルと異なり、角のない半球面状に形成することにより、鋳造品の離型時にかじりなどが生じることがなく、鋳造品の離型を容易にし、鋳造品に傷をつけないようにすることができる。
【００３８】
上述の効果を更に有効に奏するためには、第１のディンプル１２は、深さに対して開口部の径が１０倍以上の浅い半球面状のディンプルとして形成することが好ましく、開口部の径が６０−５００μｍ、深さが４−３０μｍであり、ディンプル領域Ｄに対する面積率が５０〜９０％であるように形成することが好ましい。
また、連通率を８０％以上にするためには、面積率を５０％以上にする必要があるが、該面積率を９０％以上にすると、殆んどの第１のディンプル１２が重なり合った状態となり、該第１のディンプル１２の形状を半球面状にすることができなくなるから、離型剤が保持し難くなり離型性が悪くなる。また、第１のディンプル１２の端部が角張った状態となるので、鋳造品の離型時にかじりなどが生じるなどの問題が発生するから、面積率は９０％以下にすることが好ましい。
【００３９】
第２のディンプル１３は、第１のディンプル１２よりも寸法が小さく形成されており、ディンプル領域Ｄに混在して形成されている。本実施形態では、図１（Ｃ）に示すように、第２のディンプル１３は、ディンプル領域Ｄのうち、第１のディンプル１２が形成されていない領域に形成されている。
【００４０】
このように第２のディンプル１３が形成されているため、ディンプル領域Ｄのうち第１のディンプル１２が形成されていない部分もキャビティ面１１の機械加工等による加工痕等をなくして方向性のない表面性状にすることができる。これにより、第１のディンプル１２と第２のディンプル１３とをキャビティ面１１で方向性なく均一に分散させることができ、該第１のディンプル１２と第２のディンプル１３により形成された凹凸により、さらに、（１）溶湯と接触する金型の表面積が増大することにより溶湯の温度が金型に伝達され易く金型が冷やされ難い、（２）前記凹凸の中でも大きい凹部（第１のディンプル１２）に形成される空気層が、溶湯の温度を低下させない、などによる溶湯の保温作用もあるから湯流れ性を向上させることができる。また、ディンプル領域Ｄのうち第１のディンプル１２が形成されていない部分にも離型剤を保持し易くするので、離型性を向上させることができる。
【００４１】
上述の効果を更に有効に奏するためには、第２のディンプル１３は、表面粗さを必要以上に大きくしないことが好ましい。例えば、表面粗さＲｚ（十点平均粗さ）が数μｍ程度にすればよい。第２のディンプル１３を半球面状で開口部の径が１−６０μｍ、深さが０．１−７μｍとなるように形成することにより、キャビティ面１１の機械加工等による加工痕等をなくして方向性のない表面性状にするとともに、湯流れ性を向上させるための微小な凹凸を有する表面形状として好適な形状にすることができる。
【００４２】
上述の実施形態では、第２のディンプル１３は、ディンプル領域Ｄのうち、第１のディンプル１２が形成されていない領域に形成されているが、他の実施形態として、図３に示すように、第１のディンプル１２の内部にも形成することができる。鋳造する製品の形状、つまりキャビティ面１１の形状の違いによって溶湯の湯流れ状態が変化するから、その違いに適合した表面性状を選択すればよい。
【００４３】
キャビティ面１１に湯流れ性を阻害する機械加工等による大きな加工痕等がない場合には、ディンプル領域Ｄに第２のディンプル１３を形成しなくてもよい。また、第２のディンプル１３は、キャビティ面１１の機械加工等による加工痕等を除去するために、ディンプル領域Ｄ以外の領域にも形成することができる。
【００４４】
金型１０のキャビティ面１１は、ディンプル領域Ｄを形成した後に熱処理して表面改質する、あるいは窒化処理等により被膜を形成してもよい。これにより、金型１０の耐久性を向上し、鋳造用金型の寿命を延ばすことができる。また、ディンプル領域Ｄを形成する前に、熱処理して表面改質する、あるいは窒化処理等により被膜を形成してもよいが、この場合、第１のディンプル１２、第２のディンプル１３を形成する際に被膜などが損傷しないように球状の噴射材を用い、形成条件を適宜設定することが好ましい。
【００４５】
上述の第１のディンプル１２及び第２のディンプル１３を形成する工程の一例を以下に示す。
【００４６】
まず、ディンプル領域Ｄを形成する領域全域に第２のディンプル１３を形成する。第２のディンプル１３の形成は、金型１０の構成材料の硬度以上の硬度を有する材料からなる噴射材を用いて、キャビティ面１１にブラスト加工を施すことにより行う。第２のディンプル１３は、必要以上に表面粗さを大きくしないことが好ましく、例えば、表面粗さＲｚ（十点平均粗さ）が数μｍ程度のキャビティ面１１を形成するとよい。
【００４７】
このようなキャビティ面１１を形成するためには、噴射材には下記の特性が要求される。まず、金型１０の構成材料の硬度以上の硬度を有することが必要である。鋳造用金型の材料として、例えば、アルミニウム合金等のダイカスト鋳造に用いられる熱間金型用合金工具鋼ＳＫＤ６１（ＪＩＳ  Ｇ  ４４０４）などが挙げられる。これらの材料には、ビッカース硬度Ｈｖが５００程度と高硬度のものもあり、ビッカース硬度Ｈｖが５００以上、好ましくは７００以上の高硬度の噴射材を用いることが好ましい。
【００４８】
また、表面粗さＲｚが数μｍ程度のキャビティ面１１を形成するためには、噴射材の粒径は１０μｍ〜１００μｍ程度であることが好ましい。
【００４９】
噴射材の形状は、不定形、球形、その他の形状のものを用いることができるが、不定型の噴射材を用いるとその研削作用がはたらき、キャビティ面１１を研削して金型１０の寸法精度が低下するおそれがあるため、ディンプルの形成には、主に塑性変形作用を有する球形の噴射材を用いることが好ましい。また、球形の噴射材を用いると、残留応力の付与によるピーニング効果を奏することもでき金型１０の寿命も向上させることができる。
【００５０】
上述のような特性を満足する噴射材としては、例えば、本発明の出願人が先に出願した特開２００２−８０９４９号（特許第４３１７９３０号）公報、特開２００５−７６０８３号公報に記載の鉄系アモルファス球形粒子等を好適に用いることができる。
【００５１】
続いて、第２のディンプル１３の上に第２のディンプル１３より大きな半球面状の第１のディンプル１２を混在させて形成する。第１のディンプル１２の形成は、金型１０の構成材料の硬度以上の硬度を有する材料からなり、第２のディンプル１３の形成に用いた噴射材より粒径が大きな球形の噴射材を用いて、ディンプル領域Ｄを形成する領域にブラスト加工を施すことにより行う。
ここで、第１のディンプル１２は、連通率が８０％以上であるように形成する。
【００５２】
このような第１のディンプル１２は、深さに対して開口部の径が１０倍以上の浅い半球面状のディンプルとして形成することが好ましく、そのため、噴射材の粒径は１００μｍ〜１０００μｍ程度であることが好ましい。また、第１のディンプル１２のディンプル領域Ｄに対する面積率は５０〜９０％が好ましく、７０％程度とすることが更に好ましい。
【００５３】
上述のようにキャビティ面１１にディンプル領域Ｄが形成された金型１０を用いて、ダイカスト鋳造を行うには、まず、金型１０のキャビティ面１１に、窒化ホウ素などの離型剤を塗布する。続いて、キャビティにアルミニウム合金等の溶湯を注湯する。そして、溶湯が凝固して成形された成形品を押出しピンなどにより金型から押し出して離型する。
【００５４】
ここで、ディンプル領域Ｄが、第２のディンプル１３と第１のディンプル１２とが混在する面として形成されているため湯流れ性が良好で、第１のディンプル１２の離型剤の保持力が良好で離型性に優れているので、ピンホール、湯じわなどの欠陥が生じない良好な鋳造品を製造することができる。また、第１のディンプル１２と第２のディンプル１３は、ブラスト加工により形成すると、複雑なキャビティ形状を有する金型のキャビティ面に対しても容易に形成することができる。
【００５５】
ディンプル領域Ｄの形成位置は、ブラスト加工により形成すると、湯流れ性、離型性を向上させようとする任意の位置に容易に形成することができる。例えば、図４に示すように、底面部１１ａ以外にも、キャビティ内に溶湯を注入する経路である湯道１４や金型１０の開閉方向に延びる立ち面部１１ｂ、キャビティ面１１の凸部分１１ｃなどに形成することができる。
ディンプル領域Ｄを湯道１４に形成すると、キャビティ内に溶湯を注湯する際に湯道を溶湯が通過する抵抗を小さくすることができるので、キャビティ内に溶湯が注入される流れが阻害されない。これにより、キャビティ内での溶湯の湯流れ性も向上させることができる。立ち面部１１ｂは、離型剤が下方に流れて脱離しやすいとともに、鋳造品の離型時にかじりなどが生じやすい箇所である。ディンプル領域Ｄを立ち面部１１ｂに設けることにより、上記問題の発生を抑制することができる。
キャビティ面１１の凸部分１１ｃは、離型剤が脱離しやすく、鋳造品の離型時にかじりなどが生じやすく、またヒートクラックが発生しやすい箇所である。ディンプル領域Ｄを凸部分１１ｃに設けることにより、かじりなどの発生を抑制することができる。また図５に示すようにこの際、凸部分の角部１１ｄは面取りされ、鋭角面が除去されるため、前記角部１１ｄへの鋳物製品の溶着とその鋳物製品の欠肉現象を防止、およびヒートクラックの発生を防止することができる。
また、キャビティ面１１の凹部分、特に隅角部はヒートクラックが発生しやすい箇所である。ディンプル領域Ｄを凹部分に設けることで、前記凹部分の隅角部１１ｅにもディンプルが形成されて応力が分散する形状となり、ヒートクラックの発生を防止することができる。
ディンプル領域Ｄは、湯流れ性、離型性が向上させること必要な箇所だけに形成することにより、鋳造品の表面粗さを小さくすることができ、製品の外観特性を向上させることできる。例えば、底面部１１ａに形成する場合、注湯口１４ａ近傍に形成すると、より効率よく溶湯を広げて湯流れ性を向上させることができる。
また、ディンプル領域Ｄの第１のディンプル１２と第２のディンプル１３により形成される凹凸の作用効果は、さらに（１）溶湯と接触する金型の表面積が増大することにより溶湯の温度が金型に伝達され易く金型が冷やされ難い、（２）前記凹凸の中でも大きい凹部に形成される空気層が、溶湯の温度を低下させない、などによる溶湯の保温作用もあるから、湯流れ性を向上させることができる。
【００５６】
（実施例１）
本実施例では、ディンプル領域Ｄを形成した鋳造用金型により薄板材を鋳造し、第１のディンプル１２の連通率が鋳造品の良否に及ぼす影響を確認した。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
【００５７】
本実施例で用いた金型は、合金工具鋼ＳＫＤ６１（硬度はＨｖ４７０〜５００）からなるものであり、キャビティ面１１には、まず、第２のディンプル１３を形成した。第２のディンプル１３は、重力式のブラスト装置『マイブラスト』ＴＭ（新東工業株式会社製ＭＹ−３０Ａ）を用い、硬さがＨｖ９００、平均粒径が５０μｍの球形状のアモルファス粒子『アモビーズ』ＴＭ（新東工業株式会社製ＡＭ−５０）を、噴射圧０．３ＭＰａ、噴射距離１００ｍｍ、ノズル角度９０°の条件で１０秒間噴射することにより形成した。
【００５８】
続いて、面積率を変えて第１のディンプル１２を形成し、ディンプル領域Ｄを形成した。本実施例では、キャビティ面１１全面をディンプル領域Ｄとした。第１のディンプル１２は、直圧式のブラスト装置（新東工業株式会社製ＭＹ−３０ＡＰ）を用い、硬さがＨｖ７００、粒径が６００μｍの球形状のスチールショット（新東工業株式会社製ＳＢ−６ＰＨ）を、噴射圧０．５ＭＰａ、噴射距離１００ｍｍ、ノズル角度９０°の条件で噴射することにより形成した。
【００５９】
これにより、ディンプル領域Ｄは、第２のディンプル１３と深さが浅い半球面状の第１のディンプル１２とが均一に分散して混在するものとして形成することができた。第１のディンプル１２の深さは約１３μｍ、開口部の径が２４０μｍ程度の浅い半球面状であった。
【００６０】
第１のディンプル１２を形成する際の噴射時間によりディンプル領域に対する面積率を制御することが可能であり、面積率が２８〜９７％の間の５水準の金型１０と、比較のため、第１のディンプル１２を形成しない（面積率０％）の金型１０とを作製した。
【００６１】
ここで、面積率は、ＣＣＤカメラによりディンプル領域を撮影し、得られた画像に二値化処理を施した二値化画像を用いて算出した。また、連通率は、ＣＣＤカメラにより得られた画像から、ディンプルの総個数及び隣り合うディンプル同士が繋がっている元のディンプル個数を計数してその比から算出した。
【００６２】
６種類の金型１０を用いて、鋳造実験を行い、第１のディンプル１２の連通率が鋳造品の良否に及ぼす影響を確認した。注湯金属は、アルミニウム合金（ＡＤＣ１２：密度２．７２ｇ／ｃｍ３）を使用し、溶湯温度７００℃、型温３００℃でキャビティ内に注湯した。鋳造品を離型後に良否判定を行った。
【００６３】
金型の良否判定は、一定量の鋳造品を製造した場合に、本願発明の金型を用いて製造した鋳造品の不良品の個数Ａをディンプル領域Ｄが形成されていない金型を用いて製造した鋳造品の不良品の個数Ｂで除した割合（Ａ／Ｂ）により判定した。この値が小さいほど改善効果が高いと判断することができ、判定基準を以下のように設定した。
【００６４】
○： Ａ／Ｂ ＝ ５０％未満
△： Ａ／Ｂ ＝ ５０〜９０％
×： Ａ／Ｂ ＝ ９０％超
【００６５】
図６に示すように、面積率が大きい程、複数個のディンプルが結合した結合ディンプル１２ｂの数が増大し、連通率が大きくなった。面積率が５０％以上になると連通率は８０％以上となった。
【００６６】
鋳造品の良否判定結果は、面積率が５０％未満（０％、２８％）の場合と、面積率が９０％を超えた（９７％）場合とでは、×または△であり、ディンプル領域Ｄを形成することによる大きな改善効果が認められなかった。面積率が５０％未満（０％、２８％）の場合の鋳造不良は、ふくれ、皮メクレ、湯じわ、湯境、焼付き等であり、湯流れ性の不足に起因するものであった。面積率が９０％を超えた場合の鋳造不良は、かじりなど離型性が悪くなることに起因するものであった。
一方、面積率が５０％、７１％、８６％、つまり、連通率が８０％以上の金型１０を用いた場合には、鋳造品の良否判定結果は○であった。
これにより、ディンプル領域Ｄにおいて、第１のディンプル１２を連通率が８０％以上、つまり、面積率が５０〜９０％であるように形成することにより、従来の加工によるキャビティ面を有する金型に比べて、湯流れ性及び離型性が向上することが確認された。
【００６７】
（実施例２）
合金工具鋼ＳＫＤ６１にブラスト加工を行い、第１のディンプル１２及び第２のディンプル１３の深さと開口部の径との関係を調査した。第１のディンプル１２は、平均粒径が１００、６００、１０００μｍの３種類の鋼球からなる噴射材（スチールショット）を、噴射圧０．５ＭＰａ、噴射距離１００ｍｍ、ノズル角度９０°の条件で噴射することにより形成した。第２のディンプル１３は、平均粒径が５０、１００μｍの球形状のアモルファス粒子及び平均粒径が２０μｍの球形状のアルミナ粒子からなる噴射材を、上記同条件で噴射することにより形成した。断面写真から測定したディンプルの深さと開口部の径との関係を表１に示す。
【００６８】
【表１】
2011018922.tif 000003
【００６９】
表１より、平均粒径が１００〜１０００μｍの噴射材を用いたブラスト加工により、開口部の径が７５〜３８０μｍ、深さが５〜２１μｍの第１のディンプル１２が、平均粒径が２０〜１００μｍの噴射材を用いたブラスト加工により、開口部の径が１２〜６１μｍ、深さが１〜７μｍの第２のディンプル１３が形成できることが確認された。
【００７０】
［実施形態の効果］
本発明の金型１０によれば、金型１０のキャビティ面１１及び湯道１４の少なくとも一部に、第１のディンプル１２が方向性なく均一に分散して形成されたディンプル領域Ｄを備えており、該ディンプル領域Ｄに、第１のディンプル１２をその連通率が８０％以上であるように形成することにより、ランダムで方向性がない短い流路となる第１のディンプル１２の結合ディンプル１２ｂが均一に多数分散して形成される。該第１のディンプル１２の結合ディンプル１２ｂを経由して流れる溶湯のうち、上述の流路に入り込んだ溶湯は、流れの方向がランダムに変わるため、溶湯をキャビティ内で均一に広げて行き渡らせることができ、ディンプル領域Ｄに形成された凹凸により、さらに（１）溶湯と接触する金型の表面積が増大することにより溶湯の温度が金型に伝達され易く金型が冷やされ難い、（２）前記凹凸の中でも大きい凹部に形成される空気層が、溶湯の温度を低下させない、などの溶湯の保温作用もあるから、湯流れ性を向上させることができる。
湯流れ性が向上することにより、ガスの巻き込みによるピンホール、湯境、湯じわなどの鋳造欠陥を低減させることができる。
更に、第１のディンプル１２は、半球面状のディンプルに形成されるため、鋳造時にキャビティ面１１に塗布する離型剤を留まりやすくすることができる。また、シボ加工などで形成されたディンプルと異なり、角のない半球面状に形成することにより、鋳造品の離型時にかじりなどが生じることがなく、鋳造品の離型を容易にし、鋳造品に傷をつけないようにすることができる。
【００７１】
ディンプル領域Ｄに第１のディンプル１２よりも寸法が小さく形成された第２のディンプル１３を、第１のディンプル１２と混在して形成するため、ディンプル領域Ｄのうち第１のディンプル１２が形成されていない部分もキャビティ面１１の機械加工等による加工痕等をなくして方向性のない表面性状にすることができる。これにより、第１のディンプル１２と第２のディンプル１３とをキャビティ面１１で方向性なく均一に分散させることができ、また、ディンプル領域Ｄに形成される凹凸により、さらに（１）溶湯と接触する金型の表面積が増大することにより溶湯の温度が金型に伝達され易く金型が冷やされ難い、（２）前記凹凸の中でも大きい凹部に形成される空気層が、溶湯の温度を低下させない、などの溶湯の保温作用もあるから、湯流れ性を向上させることができる。
また、ディンプル領域Ｄのうち第１のディンプル１２が形成されていない部分にも離型剤を保持しやすくなるので、離型性を向上させることができる。
【００７２】
キャビティ面１１に窒化処理を施した場合には、金型１０の耐久性を向上させ、金型寿命を延ばすことができる。
【００７３】
第１のディンプル１２及び第２のディンプル１３は、ブラスト加工により形成することにより、ディンプル領域Ｄを、湯流れ性が要求される湯道１４、底面部１１ａ、立ち面部１１ｂや離型剤が脱離しやすく、鋳造品の離型時にかじりなどが生じやすいキャビティ面１１の凸部に形成することができるので、一層湯流れ性及び離型性を向上させることができる。また、複雑なキャビティ形状を有する金型のキャビティ面にも形成することができるとともに、ブラスト加工に用いる噴射材や噴射条件などを適宜選択することにより、所望の寸法、面積率のディンプルを容易に形成することができる。
【００７４】
［その他の実施形態］
上述した実施形態では、主にダイカスト鋳造に用いる金型について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、低圧鋳造、吸引差圧鋳造など各種鋳造法に用いられる金型に対して適用することができる。
【００７５】
この出願は、日本国で  ２００９年８月８日に出願された特願２００９−１８５３４１号及び２００９年１１月２７日に出願された特願２００９−２６９６６６号に基づいており、その内容は本出願の内容として、その一部を形成する。
また、本発明は本明細書の詳細な説明により更に完全に理解できるであろう。しかしながら、詳細な説明および特定の実施例は、本発明の望ましい実施の形態であり、説明の目的のためにのみ記載されているものである。この詳細な説明から、種々の変更、改変が、当業者にとって明らかだからである。
出願人は、記載された実施の形態のいずれをも公衆に献上する意図はなく、開示された改変、代替案のうち、特許請求の範囲内に文言上含まれないかもしれないものも、均等論下での発明の一部とする。
本明細書あるいは請求の範囲の記載において、名詞及び同様な指示語の使用は、特に指示されない限り、または文脈によって明瞭に否定されない限り、単数および複数の両方を含むものと解釈すべきである。本明細書中で提供されたいずれの例示または例示的な用語（例えば、「等」）の使用も、単に本発明を説明し易くするという意図であるに過ぎず、特に請求の範囲に記載しない限り本発明の範囲に制限を加えるものではない。
【符号の説明】
【００７６】
１０    金型
１１    キャビティ面
１１ａ  底面部
１１ｂ  立ち面部
１１ｃ  凸部
１１ｄ  角部
１１ｅ  隅角部
１２    第１のディンプル
１２ａ  単独ディンプル
１２ｂ  結合ディンプル
１３    第２のディンプル
１４    湯道
Ｄ    ディンプル領域
【図１】
2011018922.tif 000004
【図２】
2011018922.tif 000005
【図３】
2011018922.tif 000006
【図４】
2011018922.tif 000007
【図５】
2011018922.tif 000008
【図６】
2011018922.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成23年4月27日(2011.4.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
以上の説明で明らかのように、従来の鋳造用金型においては、約５万個の製品を鋳造すると焼付きやヒートクラックが発生して補修を必要とし、時には再窒化処理も必要な場合があるが、本願発明のブラスト加工法を施した鋳造用金型は、キャビティ面の凸部分の角部および凹部分の隅角部にもディンプルが形成され面取りがされて応力分散された形状となるとともに、従来、離型材が付着し難かったキャビティ面の立ち面部や凸部分の角部にも容易に付着させることができ、また離型材の保持力も増大させることができるから、１０万個の製品を鋳造しても良好な湯流れ性を持続させることができ、焼付きやヒートクラックが発生せず再窒化処理も必要とせず、耐久性に優れた鋳造用金型を提供することができる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７６】
１０    金型
１１    キャビティ面
１１ａ  底面部
１１ｂ  立ち面部
１１ｃ  凸部分
１１ｄ  角部
１１ｅ  隅角部
１２    第１のディンプル
１２ａ  単独ディンプル
１２ｂ  結合ディンプル
１３    第２のディンプル
１４    湯道
Ｄ    ディンプル領域
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１３】
前記キャビティ面の凹部分であって、ヒートクラックが発生しやすい箇所である隅角部であることを特徴とする請求項１２に記載の鋳造用金型。
【国際調査報告】
2011018922.tif 000010
2011018922.tif 000011
2011018922.tif 000012